Нестационарные режимы ультрафильтрации

• Автор: Ван Чжань
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1994
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 157 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ .

1. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ УЛЬТРАФИЛЬТРАЦИИ И ТИПОВЫЕ

КОНСТРУКЦИИ МЕМБРАННЫХ АППАРАТОВ

1.1. Использование ультрафильтрации в промышленности,

медицине и экологии .

1.2. Основные конструкции мембранных аппаратов

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НЕСТАЦИОНАРНЫХ

РЕЛИМ0В УЛЬТРАФИЛЬТРАЦИИ

2.1. Явления, ухудшающие работу ультрафильтрационных

установок, и методы борьбы с ними .
2.2. Экспериментальная оценка эффективности нестационарных режимов при мембранной фильтрации
3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА УЛЬТРАФИЛЬТРАЦИИ
3.1. Математическая модель ультрафильтрации в плоском
канале малой толщины
3.2. Колебательное движение вязкой жидкости в плоском
канале с проницаемыми стенками
3.3. Величина касательного напряжения на стенке
мембранного канала
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ
МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ .
4.1. Гидродинамические характеристики мембранного
аппарата кассетного типа
4.2. Об оценке относительной проницаемости осадка и
мембраны.
5. РАСЧЕТ ПРОЦЕССА УЛЬТРАФИЛЬТРАЦИИ ДЛЯ СТАЦИОНАРНОГО
И НЕСТАЦИОНАРНОГО РЕЖИМОВ
5.1. Расчет ультрафильтрации при малой проницаемости мембран .
5.2. Расчет ультрафильтрации при произвольной проницаемости мембран ПО
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ


При определенных условиях этот режим может служить простым при промышленной реализации и эффективным средством улучшения работы разделительных мембранных установок. В третьей главе построена математическая модель ультрафильтрации, учитывающая изменение скорости движения раствора и его концентрации по длине мембранного канала. Согласно модели, сопротивление потоку пермеата определяется в основном сопротивлением мембраны и покрывающего её слоя осадка. Толщина последнего зависит от величины касательного напряжения на его поверхности. Для того, чтобы получить выражение ,связывающее эту величину с амплитудой и частотой пульсаций расхода на входе в мембранный канал, в этой же главе сформулирована и решена задача о колебательном движение вязкой жидкости в тонком канале с проницаемыми стенками. Решение проведено методом разложения по малому параметру, в качестве которого был выбран критерий Рейнольдса, рассчитанный по средней скорости фильтрования. В диссертации получено первое приближение для компонент скорости и выведена формула для расчета величины сдвига. Четвертая глава посвящена экспериментальному определению параметров математической модели. Кроме того, проведено изучение распределения давления по длине мембранного канала, которое обусловлено не только потерями давления на трение, но и торможением жидкости из-за оттока части жидкости через стенки канала. Для опытного определения величин сопротивления процессу фильтрации со стороны слоя осадка и мембраны, которые являются параметрами модели, предложена методика,основанная на фильтровании с непрерывным возрастанием толщины слоя осадка. Получены значения сопротивлений мембраны и осадка для нескольких типов мембран и разделяемых растворов. Наконец, в пятой главе приведены результаты расчетов процесса ультрафильтрации в аппарате кассетного типа как в стационарном, так и в режиме с пульсирующей подачей исходного раствора. В результате расчетов проведен анализ влияния различных факторов на процесс, подтверждена адекватность математической модели и проверена работоспособность разработанных методов при расчете конкретных разделительных процессов. В приложение к диссертации вошли програмш расчета ультра-фильтрации на ЭВМ ЕС-, некоторые вспомогательные экспериментальные данные и частные решения полученных уравнений в предельных случаях. Работа выполнена на кафедре процессов и аппаратов Санкт-Петербургского технологического института. Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю профессору Флисюку Олегу Михайловичу за всемерную поддержку работы, научному консультанту доценту Марцулевичу Николаю Александровичу за постоянную помощь, всем сотрудникам кафедры, проявлявшим неуклонное внимание и участие к работе и её автору. Настоящая глава ставит своей целью показать весь спектр применения процесса мембранной ультрафильтрации в различных отраслях промышленности с тем, чтобы продемонстрировать возможности этого процесса,, перспективы его промышленного использования, а также определенные ограничения, накладываемые свойствами сред и рабочими условиями. Несмотря на то, что ультрафильтрацию стали применять для решения технологических задач сравнительно недавно (в середине -х годов), уже сейчас мембранные ультрафильтры можно встретить во многих производствах химической, нефтеперерабатывающей, пищевой, фармацевтической, целлюлозно-бумажной и др. I - 5/. Уровень освоения и области использования ультрафильтрации в Китае и в России примерно соответствуют друг другу и значительно отстают от развитых стран Запада /6, 7/. Тем не менее российский опыт внедрения мембранной технологии в промышленность представляет значительный интерес для различных китайских предприятий среднего масштаба, основная масса которых в течение последних лет перешла в руки частных владельцев и поэтому стала более гибкой в отношении перевооружения производства с помощью новых технологий. В этой же главе проанализированы основные типы конструкций мембранных аппаратов, предназначенных для проведения процесса ультрафильтрации.